Handhabungstechnik
Ordnungshüter Magazin
In einer personalarmen Produktion übernehmen Handhabungseinrichtungen (konventionelle Geräte, Industrieroboter) die Bedienfunktionen für die Arbeitsmaschinen, also das Zuführen der Werkobjekte, das Eingeben in die Spannstelle und das geordnete Entladen. Die Bereitstellung der Werkstücke wird meistens Magazinen oder Bunkerzuführeinrichtungen zugedacht. Deren konstruktive Auslegung hängt stark von der Werkstückgestalt, der Größe sowie Masse der Teile und den prozesseigenen Randbedingungen ab, insbesondere von der Zykluszeit. Aus den vielen Variablen hat sich dann auch eine große Vielfalt an Lösungen entwickelt. Ein kleiner Ausschnitt an Beispielen soll als Anregung für eigene Überlegungen dienen.
Einzelplatz- oder Gruppenspeicherung
Besitzt jedes Werkstück seinen eigenen Speicherplatz, so ist die Greifposition genau bekannt und die Teile werden überdies berührungsfrei zu anderen Werkstücken platziert. Das Bild 1 zeigt ein Drehtellermagazin. Es handelt sich um ein aktives Magazin. Jedes Werkobjekt wird an definierter Stelle abgeliefert. Bei der Zuführung ist nichts dem Zufall überlassen. Der Drehteller taktet im Rhythmus der Produktionsmaschine, wie auch der Zuteilschieber. Weil das Magazin offen ist, kann es auf Abstand gut beobachtet und von außen leicht aufgefüllt werden.
Ein Magazin in der in Bild 2 gezeigten Bauweise wird man vorsehen, wenn die Werkstücke eine Masse von beispielsweise fünf bis 15 Kilogramm haben. Werden die Werkstückaufnahmen höhengestuft angeordnet, dann lässt sich jeder Taktschritt zweimal nutzen. Die Etagenhöhe von beispielsweise 150 Millimeter muss man auf die Griffpunkte am Objekt, die Art der Greiferfinger und die Werkstückaufnahmen abstimmen. So gesehen ist das Magazin eher eine Einzwecklösung. Eine gewisse Flexibilität erreicht man durch austauschbare Werkstückaufnahmen. Das eigentlich stationäre Magazin kann auch auf Räder gestellt werden, dann ist es mobil. Diese Variante gewinnt dann an Bedeutung, wenn die Werkstücke nach der Bearbeitung in das Magazin zurückgelegt werden und als Transportlos zur nächsten Maschine zu bringen sind. Dann kann man den kompletten Speicher gemäß technologischem Ablauf transferieren.
Das Bild 3 zeigt etwas Ähnliches. Es ist ein kompakter Rundtaktspeicher für Werkstücke im Durchmesser von etwa 20 bis 120 Millimeter bei einer Länge von etwa 60 bis 700 Millimeter. Die Einzelteilmasse darf für die dargestellte Ausführung maximal 40 Kilogramm betragen. Damit bringt man 30 Werkstücke unter. Die Werkstückaufnahmen sind in der Höhe gestuft an einem Sechseckzylinder angebracht. Die Teile sind nur aufgelegt. Das Takten geschieht stoß- und ruckfrei mit kleiner Drehgeschwindigkeit. Ein Vorteil ist auch hier die gute Zugänglichkeit der Magazinplätze außerhalb des Arbeitsraumes eines Beschickungsroboters. Das Nachfüllen ist somit bei laufendem Prozess möglich.
Halbe Ordnung im Stapelmagazin
Wird gruppenweise magaziniert, dann ist das Stapelmagazin, wie man es in Bild 4 sieht, eine oft praktizierte Lösung. Auf dem Weg zum Auslauf können sich die Werkstücke aber gegenseitig verkeilen. Man spricht dann von Brückenbildung. Der Auslauf der Teile ist schon nach kurzer Zeit blockiert. Deshalb soll man auch keine schrägen Magazinwände vorsehen und die Teile im Magazin ständig einer Rüttelbewegung aussetzen. Eine einfache Lösung ist die gezeigte Rüttelplatte. Es gibt auch noch andere mechanisch oder fluidisch angetriebene Rüttler. Das Füllen der Stapelmagazine geschieht häufig von Hand. Das hat auch den Vorteil, dass der Bediener noch einmal eine visuelle Kontrolle der Teile vornehmen kann. Das Stapelmagazin wird oft gleich mit einem Vereinzler kombiniert, beispielsweise einem Rotorzuteiler oder Zuteilschieber. Magazin und Vereinzler verschmelzen dann zur kompakten Baueinheit.
Einbinden in den Materialfluss
Die rasante Entwicklung in der Logistik hat natürlich auch Entwicklungen hervorgebracht, die dem Werkstückfluss zwischen Maschinen völlig automatisieren. Dafür gibt es Lösungen mit Zellencharakter, bei denen stapelbare Werkstück-Trägermagazine über mobile Geräte bewegt werden. Etwas anderes wird in Bild 5 skizziert. Hier wird der erforderliche Bewegungsumfang für das Beschicken und Entladen auf drei Funktionsträger verteilt. Das sind ein Linienportalroboter für die Handhabung an der Werkzeugmaschine, eine zweiachsige frei programmierbare Handhabungsmaschine für das Handhaben der Werkstück-Trägermagazine und ein fahrerlos laufendes Flurförderzeug für den Transport aus dem Nahbereich der Arbeitsmaschine heraus.
Was ist für die Magazinauswahl wichtig?
Bei der Auswahl eines Werkstückmagazins müssen viele Aspekte beachtet werden. Nutzt man die Schwerkraft für das Nachrücken der Teile aus oder bewegt man sie zwangsweise, wie sollte die Orientierung der Teile im Magazin sein und welche Menge an Magazinen wird überhaupt gebraucht. Und auch die folgenden Gesichtspunkte sind von Bedeutung.
• Erreichbare Speicherkapazität
- zur Stapelung
- oder Gruppenspeicherung
- auf andere Teile oder Baugruppen
- für Roh- und Fertigteile
- Aufwand und Kosten
- der Speicherplätze
- zur Sauberhaltung
- und Abmessungen
- in den Transportfluss
- für Robotergreifer
- an Produktionsgrundfläche
- der Werkstücke
- zulässige Werkstückmasse
- von Informationen Stefan Hesse
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